JP2005322693A - 柱上変圧器の装柱方法および柱上変圧器の装柱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器と電柱の共振を抑制する。点検を容易にする。
【解決手段】高さの異なる少なくとも２箇所の取付部３，４によって変圧器１を電柱２に取り付け、変圧器１と電柱２との共振時に振動を利用して下側の取付部４を外して変圧器１の共振周期を変化させると共に、下側の取付部４が外れても上側の取付部３によって変圧器１を支持するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、柱上変圧器の装柱方法および柱上変圧器の装柱構造に関するものである。更に詳しくは、本発明は、電柱と変圧器の共振を抑える柱上変圧器の装柱方法および柱上変圧器の装柱構造に関するものである。

図１０に、一般的な柱上変圧器の装柱方法を示す。柱上変圧器の装柱方法としては、例えば変台装柱方式（図１０（ａ））、ハンガー装柱方式（図１０（ｂ））、直付装柱方式（図１０（ｃ））がある。

装柱方式の構造性能の照査は強度確認型の検討が実施されている。すなわち、「配電規定（低圧及び高圧）（電気技術規定配電編）ＪＥＡＧ７００１−１９９９」の「第２２５節 機械器具及び保安装置 ２２５−１ 配電用変圧器の施設」欄に記載されている通り、『（１）変圧器を支持物（電柱）に施設する場合は、ハンガー吊りやボルト留め等の方法により堅ろうに取付けること。』が推奨されている。このため、電力会社では、国内外を問わず、変圧器と電柱を堅く取付ける装柱方式を採用している。つまり、電柱に変圧器を取り付けるボルト接合部や溶接接合部などの取付強度をできるだけ大きくするようしている。

また、装柱構造の健全性の点検は、作業員が電柱にのぼり、装柱構造のボルトを締め直すなどの直接的な方法で行っている。

「配電規定（低圧及び高圧）（電気技術規定配電編）ＪＥＡＧ７００１−１９９９」オーム社、平成１２年２月１０日第５版発行、ｐ４７７

ところで、柱上変圧器の装柱方式の安全性を脅かす原因としては、強風や大地震等の自然現象や電柱への自動車の衝突等の人為的現象に伴う過大な外力作用が挙げられる。変圧器の装柱構造は、いずれの外力を受ける場合にも、電柱上に設置されるという特殊な設置条件の影響を大きく受ける。具体的には、柱上変圧器とそれらが設置される電柱の互いの共振周期が一致した場合に、共振現象が生じて柱上変圧器の装柱部分の荷重が極度に大きくなり、設計上最も不利な条件となる。この共振現象による過大な荷重に対抗するために、上述の装柱構造では、部材断面を大きくしたり、接合部分を強固にするためにボルト数および溶接箇所を多くしたりしてきた。即ち、強度型の装柱構造を採用していた。

一方、電柱の共振周期は地盤の硬さや電線の配線状況の影響を大きく受ける。つまり、電柱の構造が同一であったとしても、電柱が設置される地盤の硬さや電線の配線状況は一般に個々の電柱によって異なるため、個々の電柱の共振周期はばらつきを有する。前述の電柱と柱上変圧器の共振現象を避けるために、電柱の共振周期を実測して、それとは異なる共振周期を持つように柱上変圧器の装柱構造を決定する方法により、共振現象を避けて装柱構造に作用する外力荷重を小さくして、合理的な装柱構造を決定すること（小さな部材断面、数少ないボルト接合や溶接接合により低コストを図ること）も考えられる。しかしながら、電力会社が管理する電柱の数は膨大であるため、個々の電柱の共振周期を測定したり、個々の装柱構造を設定したりすることは現実的ではない。

したがって、強度型の装柱構造を採用している現状では、装柱構造にとって最も悪い条件、すなわち電柱と変圧器の互いの共振周期が一致して共振現象を生じる場合、に合わせて（電柱と変圧器の共振周期が一致して共振現象が発生したとしても装柱構造が破壊されることがないように十分な強度に）、装柱構造を決定せざるをえない。換言すれば、実際の装柱構造の中には過剰な荷重条件が設定されているものがあるといえ、必要とされる強度よりも過剰な装柱構造があるといえる。これら過剰な強度の装柱構造は同時に、過剰なコストを有しているともいえる。

また、強風や大地震等が発生した場合、それらによる被害は広い地域に分散して生じる。したがって、点検を必要とする配電柱の数が膨大になるため、現状の点検方法では多大な労力ならびにコストを要する。また、被災後の調査地域の範囲を見誤ると、装柱に生じた損傷は外見上では判断がつかないため、損傷の発見が見過ごされる可能性がある。

本発明は、変圧器と電柱の共振を抑制することができる柱上変圧器の装柱方法および柱上用変圧器の装柱構造を提供することを目的とする。また、点検が容易な柱上変圧器の装柱方法および柱上変圧器の装柱構造を提供することを目的する。

電柱などの配電支持物に柱上変圧器を設置することを装柱と呼ぶ。従来、柱上変圧器を電柱に設置する場合には、電柱に変圧器を堅く取り付けて、即ちできるだけ頑丈に取り付けて電柱と変圧器とが共振した場合であっても取付部分が損傷しないようにする考え方であった。これに対し、本発明では、振動現象を利用して装柱構造の一部を故意に損傷させることによって共振を抑え、共振により装柱構造に加わる過大な荷重を低減するものである。

つまり、共振周期などの構造物の機械的な振動に係わる特性は、その構造物の質量、減衰および剛性の影響を受ける。これらのうち、本発明で対象となる電柱や装柱構造の減衰は比較的小さいため、共振周期は質量と剛性に依存する量となる。本発明では、構造物の一部の部材や接合部分に損傷が発生すると、その部位の剛性が低下し、それに伴って共振周期が長くなる現象を利用している。

柱上変圧器の振動応答は、電柱の影響を大きく受ける。図１１に地表位置と電柱上変圧器設置位置における地震応答スペクトルの一例を示す。ここで、地震応答スペクトルとは、ある地震動の作用を受ける１質点系振動モデルの周期（横軸）と最大加速度応答値（縦軸）の関係を示した図である。また、図１１の電柱上変圧器設置位置における地震応答スペクトルは、電柱の共振周期を０．５秒、減衰定数を５パーセントとしたものである。

図１１によれば、破線で示す地表位置でのスペクトル形状がほぼ平坦であるのに対し、実線で示す電柱上変圧器設置位置のスペクトル形状は電柱の共振周期である０．５秒にピークを有するものになっている。このように、電柱上に設置される構造物の加速度応答は、その共振周期が電柱の共振周期に近接するときに過大な値を示す。この現象は共振現象と呼ばれる。

例えば、共振周期が０．５秒と０．７秒の２種類の装柱構造があるとして、ふたつの装柱構造を共振周期０．５秒の電柱上に設置したとすると、ふたつの装柱構造の最大加速度応答値はそれぞれ約２７００ガルと６００ガルとなり、その値は大きく異なる。加速度応答は慣性力を通じて荷重の大きさに比例する量であり、この例では共振周期０．７秒の装柱構造に発生する荷重は０．５秒のものの１／４未満となり、その分だけ０．７秒の装柱構造は０．５秒のものよりも壊れにくいと考えられる。

本発明は、ある一定以上の外力荷重を受けた場合に、装柱構造の一部の接合部分を切り離す（下側の取付部を外す）ことによって変圧器の共振周期を変えて、変圧器と電柱との共振現象を避けるものである。図１１を例に挙げれば、この構造を利用することにより、装柱構造の共振周期が０．５秒であって、電柱の共振周期に一致している場合にも、ある荷重レベルに達すると一部の接合部分を切り離すことで共振周期を例えば０．７秒程度に変化させて、その結果として荷重レベルが下げられて、切り離した部分以外の部分の損傷を回避することが可能となる。

即ち、請求項１記載の柱上変圧器の装柱方法は、高さの異なる少なくとも２箇所の取付部によって変圧器を電柱に取り付け、変圧器と電柱との共振時に振動を利用して下側の取付部を外して変圧器の共振周期を変化させると共に、下側の取付部が外れても上側の取付部によって変圧器を支持するものである。

地震や強風等によって電柱が揺れた場合、高さの異なる少なくとも２箇所の取付部によって電柱に取り付けられている変圧器は、電柱に対して水平方向に振動する。このとき、電柱と変圧器の共振周期が一致すると共振現象が発生し、変圧器の振動が大きくなるので、この変圧器の共振によって下側の取付部が外れる。下側の取付部が外れると変圧器の共振周期が変化するので、電柱と変圧器の共振が抑えられる。そして、下側の取付部が外れた場合であっても、上側の取付部によって変圧器を支持することができる。

また、請求項２記載の柱上変圧器の装柱方法は、下側の取付部を外れやすさが異なる複数の連結手段より構成し、外れた連結手段の数によって振動による損傷の度合いを判断可能にするものである。

下側の取付部を構成する各連結手段の外れやすさが異なっているので、変圧器の振動が小さければ外れる連結手段の数は少なく、変圧器の振動が大きければより多くの連結手段が外れる。また、変圧器の振動が小さければ受ける損傷の度合いは小さく、変圧器の振動が大きければ受ける損傷の度合いも大きくなる。したがって、外れた連結手段の数に基づいて受けた損傷の度合いを目視点検により容易に判断することができる。

また、請求項３記載の柱上変圧器の装柱方法は、連結手段を少なくとも連絡手段の周囲の部材とは異なる色に塗り分けておくものである。したがって、連結手段のみを目立たせることができる。

また、請求項４記載の柱上変圧器の装柱方法は、連結手段同士を互いに異なる色に塗り分けておくものである。したがって、外れた連結手段の区別が容易である。

さらに、請求項５記載の柱上変圧器の装柱構造は、高さの異なる少なくとも２箇所の取付部によって変圧器を電柱に取り付け、下側の取付部は変圧器と電柱との共振時の振動によって外れるものであり、上側の取付部は下側の取付部が外れても変圧器を支持できるものである。

地震や強風等によって電柱が揺れた場合、高さの異なる少なくとも２箇所の取付部によって電柱に取り付けられている変圧器は、電柱に対して水平方向に振動する。このとき、電柱と変圧器の共振周期が一致すると共振現象が発生し、変圧器は大きく振動する。この変圧器の共振によって下側の取付部が外れ、変圧器の共振周期が変化する。これによって電柱と変圧器の共振が抑えられる。下側の取付部が外れた場合であっても、上側の取付部によって変圧器を支持することができる。

また、請求項６記載の柱上変圧器の装柱構造は、下側の取付部は、外れやすさが異なる複数の連結手段を備え、外れた連結手段の数によって振動による損傷の度合いを判断可能にしている。

下側の取付部を構成する各連結手段の外れやすさが異なっているので、変圧器の振動が小さければ外れる連結手段の数は少なく、変圧器の振動が大きければより多くの連結手段が外れる。また、変圧器の振動が小さければ受ける損傷の度合いは小さく、変圧器の振動が大きければ受ける損傷の度合いも大きくなる。したがって、外れた連結手段の数に基づいて受けた損傷の度合いを目視点検により容易に判断することができる。

また、請求項７記載の柱上変圧器の装柱構造は、連結手段を少なくとも連結手段の周囲の部材と異なる色に塗り分けるものである。したがって、連結手段のみを目立たせることができる。
また、請求項８記載の柱上変圧器の装柱構造は、連結手段同士を互いに異なる色に塗り分けるものである。したがって、外れた連結手段の区別が容易である。

しかして、請求項１記載の柱上変圧器の装柱方法では、上述のようにして柱上変圧器を装柱するので、振動を利用して下側の取付部を外し電柱と変圧器の共振を抑えることができる。このため、装柱構造として特に損傷してはいけない部分の損傷を確実に防止することができ、装柱の安全性をより一層向上させることができる。特に、想定外の大きさの地震災害や風害等が発生した場合であっても、装柱の安全性確保をより確実なものにすることができる。また、共振を抑えることができるので、共振によって大きな振動が発生することを想定してその振動に十分耐え得るように装柱構造を頑丈に設計する必要がなくなり、装柱構造の製造コストを安くすることができる。

また、請求項２記載の柱上変圧器の装柱方法では、上述のようにして柱上変圧器を装柱するので、外れた連結手段の数に基づいて受けた損傷の度合いを判断することができる。このため、地上から損傷の度合いを目視点検により容易に判断することができ、わざわざ電柱に登らなくても点検を行うことができる。この結果、点検作業を効率良く行うことが可能になる。

また、請求項３記載の柱上変圧器の装柱方法では、上述のようにして柱上変圧器を装柱するので、連結手段のみを目立たせることができ、点検作業をより一層効率良く行うことができる。

また、請求項４記載の柱上変圧器の装柱方法では、上述のようにして柱上変圧器の装柱するので、外れた連結手段の区別が容易であり、点検作業をより一層効率良く行うことができる。

さらに、請求項５記載の柱上変圧器の装柱構造では、上述の構成にしているので、請求項１記載の柱上変圧器の装柱方法の実施に適した構造を提供することができる。

また、請求項６記載の柱上変圧器の装柱構造では、上述の構成にしているので、請求項２記載の柱上変圧器の装柱方法の実施に適した構造を提供することができる。

また、請求項７記載の柱上変圧器の装柱構造では、上述の構成にしているので、請求項３記載の柱上変圧器の装柱方法の実施に適した構造を提供することができる。

また、請求項８記載の柱上変圧器の装柱構造では、上述の構成にしているので、請求項４記載の柱上変圧器の装柱方法の実施に適した構造を提供することができる。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１〜図５に本発明を適用した柱上変圧器の装柱方法および柱上変圧器の装柱構造の実施形態の一例を示す。柱上変圧器の装柱構造（以下、単に装柱構造という）は、高さの異なる少なくとも２箇所の取付部３，４によって変圧器１を電柱２に取り付け、下側の取付部４は変圧器１と電柱２との共振時の振動によって外れるものであり、上側の取付部３は下側の取付部４が外れても変圧器１を支持できるものである。また、柱上変圧器の装柱方法は、高さの異なる少なくとも２箇所の取付部３，４によって変圧器１を電柱２に取り付け、変圧器１と電柱２との共振時に振動を利用して下側の取付部４を外して変圧器１の共振周期を変化させると共に、下側の取付部４が外れても上側の取付部３によって変圧器１を支持するものである。電柱２は、例えば電柱である。

本実施形態では、例えば２基の柱上変圧器１を装柱する場合を例に説明する。柱上変圧器１（以下、単に変圧器１という）は、例えば変圧器１との取合い部であるフレーム５と、電柱２との取合い部であるバンド６とを使用して装柱されている。

フレーム５は、左右一対の縦板５ａの上下両端を２枚の横板５ｂによって連結した四角形状の枠体であり、溶接によって各板５ａ，５ａ，５ｂ，５ｂを固着している。また、各横板５ｂ間は補強板５ｃによって補強されている。縦板５ａの横断面はコ字状を成している。上下の横板５ｂのほぼ中央には、バンド６固着用のＬ型ブラケット７がそれぞれ２つずつ溶接されている。バンド６は上用と下用の２本設けられており、各バンド６のほぼ中央にＬ型ブラケット７を溶接することで、フレーム５と一体化している。各バンド６の両端にはバンド締具８が溶接されており、各バンド６を電柱２に巻き付け、バンド締具８によって両端を繋いで強固に締め付けることで、電柱２にしっかりと固定することができる。即ち、フレーム５は上下２本のバンド６によって電柱２にしっかりと固定されている。

高さの異なる取付部は、例えば２箇所に設けられている。上側の取付部３は連結手段（以下、第１の連結手段９という）を１つ備えている。一方、下側の取付部４は、外れやすさが異なる複数の連結手段を備え、電柱２と変圧器１の共振時に外れた連結手段の数によって振動による損傷の度合いを判断可能にしている。本実施形態では、下側の取付部４は外れやすさが異なる２つの連結手段１０，１１を備えており、上段の連結手段（以下、第２の連結手段という）１０よりも下段の連結手段（以下、第３の連結手段という）１１を外れやすくしている。各取付部３，４は２つの変圧器１に対して同様に設けられている。

上側の取付部３は、図３に示すように、変圧器１に固着されたハンガ座１２と、ハンガ座１２をフレーム５の縦板５ａに連結する第１の連結手段９より構成されている。ハンガ座１２のフレーム５に対向する壁板１２ａには、下端から上に向けてスリット１２ｂが形成されている。第１の連結手段９は、縦板５ａの裏側に当てられるコ形座金１３と、コ形座金１３と縦板５ａとハンガ座１２を締結するボルト１４及びナット１５と、コ形座金１３を補強する補強板１６より構成されている。補強板１６は縦板５ａとコ形座金１３との間に介在され、縦板５ａに予め溶接されている。通常、上側と下側の両方の取付部３，４によって変圧器１をフレーム５に取り付けているが、下側の取付部４が外れた場合であっても、上側の取付部３のみによって変圧器１をフレーム５に取り付けておくことができる。

なお、縦板５ａの所定位置にはハンガ受金１７とＪボルト受金１８が溶接されている。ハンガ座１２を縦板５ａに取り付ける場合には、先ず、ボルト１４を縦板５ａのボルト孔５ｄと補強板１６のボルト孔１６ａとコ形座金１３のボルト孔１３ａに通してナット１５を緩めにねじ込んでおき、この状態で、ハンガ受金１７にハンガ座１２を載せるようにしてハンガ座１２と縦板５ａを重ね合わせる。このとき、ボルト１４の途中の部分をハンガ座１２のスリット１２ｂに通し、ボルト１４の頭がハンガ座１２の内側に入るようにする。そして、ハンガ座１２をハンガ受金１７に載せた後、緩めにねじ込んでいたナット１５を強固に締め付けることで、ハンガ座１２を縦板５ａに固定することができる。そして、ハンガ座１２をＪボルト１９で上から押さえ付け、このＪボルト１９をＪボルト受金１８にナット２０で固定する。これにより、ハンガ座１２をハンガ受金１７とＪボルト１９とによって上下から挟み付けて固定し、万が一、ボルト１４及びナット１５が緩んだとしてもハンガ座１２の脱落を確実に防止し、安全性をより一層向上させている。

下側の取付部４は、図４及び図５に示すように、変圧器１に固着されたハンガ座２１と、上下２段に並んでハンガ座２１をフレーム５の縦板５ａに連結する第２及び第３の連結手段１０，１１より構成されている。ハンガ座２１のフレーム５に対向する壁板２１ａには、下端から上に向けてスリット２１ｂが形成されている。第２及び第３の連結手段１０，１１は、縦板５ａの裏側に当てられるコ形座金２２，２３と、コ形座金２２，２３と縦板５ａとハンガ座２１を締結するボルト２４，２５及びナット２６，２７より構成されている。第３の連結手段（下段の連結手段）１１のコ形座金２３は、第２の連結手段（上段の連結手段）１０のコ形座金２２よりも厚さが薄くなっており、変形しやすくなっている。また、フレーム５の縦板５ａには上下方向に細長い座金調整スリット２８が形成されており、この座金調整スリット２８に第２の連結手段１０のボルト２４と第３の連結手段１１のボルト２５が通されて上下に移動可能になっている。

各連結手段１０，１１は少なくとも連絡手段１０，１１の周囲の部材とは異なる色に塗り分けられている。本実施形態では、各連結手段１０，１１は装柱構造の連結手段１０，１１以外の部材（例えばフレーム５等）や変圧器１と異なる色に塗り分けられている。変圧器１は一般的に灰色に塗られており、装柱構造の連結手段１０，１１以外の部材の多くの部分は一般的に銀色や灰色などの無彩色であるので、各連結手段１０，１１を灰色以外の色、例えば赤色や黄色などの目立つ色に着色しておく。本実施形態では、例えば第２の連結手段１０のボルト２４とナット２６を赤色に、第３の連結手段１１のボルト２５とナット２７を黄色に塗り分けている。ただし、ボルト２４，２５とナット２６，２７に加えてコ形座金２２，２３も黄色や赤色等に塗り分けても良い。あるいは、ボルト２４，２５、ナット２６，２７、コ形座金２２，２３のいずれか一の部材のみを黄色や赤色等に塗り分けても良いし、いずれか二の部材を黄色や赤色等に塗り分けても良い。

ハンガ座２１を縦板５ａに取り付ける場合には、先ず、第２及び第３の連結手段１０，１１のボルト２４，２５を縦板５ａの座金調整スリット２８とそれぞれ対応するコ形座金２２，２３のボルト孔２２ａ，２３ａに通し、ナット２６，２７を緩めにねじ込んでおく。そして、上側の取付部３のハンガ座１２を縦板５ａに取り付けることで、下側の取付部４のハンガ座２１は縦板５ａに対して位置決めされるので、まず最初に第２の連結手段１０のボルト２４をハンガ座２１のスリット２１ｂに下から挿入しながら座金調整スリット２８内の所定位置まで持ち上げる。ボルト２４をスリット２１ｂに挿入することで、ボルト２４の頭がハンガ座２１の内側に入り込むので、ボルト２４に対してナット２６を強固に締め付けることで、ハンガ座２１と縦板５ａを締め付けることができる。

同様に、第３の連結手段１１のボルト２５も、ハンガ座２１のスリット２１ｂに下から挿入しながら座金調整スリット２８内の所定位置まで持ち上げる。そして、ナット２７を強固に締め付けることで、ハンガ座２１と縦板５ａを締め付けることができる。このように第２の連結手段１０と第３の連結手段１１のボルト２４，２５とナット２６，２７を締め付けることで、ハンガ座２１を縦板５ａに取り付けることができる。

なお、上側の取付部３のハンガ座１２がハンガ受金１７とＪボルト１９によって上下から挟み付けられており、これによって変圧器１が上下に移動することがないので、下側の取付部４の各ボルト２４，２５がハンガ座２１のスリット２１ｂから抜けることでハンガ座２１が脱落してしまうことはない。

上側の取付部３の第１の連結手段９と下側の取付部４の第２及び第３の連結手段１０，１１とを比較すると、第１の連結手段９ではコ形座金（以下、第１のコ形座金という）１３を補強する補強板１６を有している。また、下側の取付部４では、第２の連結手段１０のコ形座金（以下、第２のコ形座金という）２２よりも第３の連結手段１１のコ形座金（以下、第３のコ形座金という）２３は厚さが薄くなっている。これらのため、第１のコ形座金１３が最も変形し難く、第２のコ形座金２２、第３のコ形座金２３の順に変形しやすくなっており、特に第１のコ形座金１３の変形は補強板１６によって防止される。第２のコ形座金２２や第３のコ形座金２３が変形すると、ハンガ座２１と縦板５ａに対するボルト２４，２５とナット２６，２７の締め付けが緩んで各連結手段１０，１１が座金調整スリット２８内を落下する。即ち、第２の連結手段１０、第３の連結手段１１が外れる。

次に、第３のコ形座金２３の損傷（変形）過程について説明する。図６は、変圧器１の振動時における第３のコ形座金２３の水平面内の挙動を示したものである。振動による荷重を受けていない状態では、図６（ａ）のようになっている。そして、振動による荷重が小さい場合には、第３のコ形座金２３の変形は弾性変形であり、振動中立位置では図６（ａ）のようになっている。

強風や大地震などに起因した過大な外力が電柱２や変圧器１等に作用すると、図６（ｂ）に示すように、電柱２に対して変圧器１が水平方向に揺れてボルト２５を引っ張る。これにより、第３のコ形座金２３が変圧器１側に折れ曲がり永久変形（塑性変形）するに至る。その直後、変圧器１が振動中立位置に戻った際に（図６（ｃ））、第３のコ形座金２３が変圧器１側に永久変形しているために、ボルト２５の張力が失われる。このため、ボルト頭とハンガ座２１との間に作用していた摩擦力、第３のコ形座金２３と縦板５ａとの間に作用していた摩擦力が失われ、ボルト２５と第３のコ形座金２３は座金調整スリット２８に沿って自重で落下する。即ち、第３の連結手段１１が外れる。

このような第３のコ形座金２３の変形は、第２のコ形座金２２についても言える。ただし、第２のコ形座金２２は第３のコ形座金２３よりも厚く変形し難いので、第３のコ形座金２３が永久変形し始める外力よりも大きな外力で、第２のコ形座金２２は永久変形し始めることになる。

次に、第１の連結手段９、第２の連結手段１０、第３の連結手段１１の役割について説明する。第１の連結手段９は、第２の連結手段１０と第３の連結手段１１が外れた後にも、変圧器１を支持しつづける必要がある。したがって、第１のコ形座金１３の変形を防止する必要があり、補強板１６を設けている。

第２の連結手段１０は、変圧器１と電柱２との共振を抑制する役割に用いる。すなわち、いま第３の連結手段１１を考えないとすると、変圧器１と電柱２の共振周期が一致して変圧器１が共振した場合に、第１の連結手段９を外さず且つ第２の連結手段１０を外せば、変圧器１の共振周期が変化するので、変圧器１を落下させずに変圧器１の共振を抑制できる。このように変圧器１が共振した場合に第１の連結手段９を外さずに第２の連結手段１０を外すためには、第２のコ形座金２２を第１のコ形座金１３よりも変形しやすくする必要がある。このため、本実施形態では、第１の連結手段９に補強板１６を設けている。ただし、第２のコ形座金２２をあまり変形しやすくし過ぎると、第２の連結手段１０が外れた後の共振周期の変動が小さくなり、第２の連結手段１０の外れに伴う変圧器１の応答低減効果が小さくなる。したがって、第２のコ形座金２３の変形のしやすさを適切に設定する。ここで、応答低減効果とは変圧器１の共振周期が変化することにより変圧器１の振動振幅が低減する効果であり、一般に、変圧器１の共振周期の変化の度合いが大きいほど応答低減効果は大きくなる。

第３の連結手段１１は、第１の連結手段９と第２の連結手段１０のボルト１４，２４のゆるみ発生の有無を判定するためのものである。したがって、第３のコ形座金２３の変形のしやすさは、第１の連結手段９と第２の連結手段１０のボルト１４，２４のゆるみが発生し始める荷重に合わせて設定する。

地震や強風等によって電柱２が揺れた場合、高さの異なる上側の取付部３と下側の取付部４によって電柱２に取り付けられている変圧器１は、電柱２に対して水平方向に振動する。このとき、電柱２と変圧器１の共振周期が一致すると共振現象が発生し、変圧器１の振動が大きくなる。これにより、第３のコ形座金２３が変形し、第３の連結手段１１が外れる。この状態で共振の原因となった地震や強風等が収まれば、第２の連結手段１０は外れることがなく、第１の連結手段９と第２の連結手段１０によって変圧器１はフレーム５に取り付けられている。

一方、地震や強風等が収まらず、変圧器１の振動が更に大きくなると、第２のコ形座金２２も変形し、第２の連結手段１０も外れる。これにより変圧器１の共振周期が変化し、電柱２と変圧器１の共振が抑えられる。この状態では、第１の連結手段９が変圧器１をフレーム５に取り付けているが、第１の連結手段９は変圧器１を落下させずに十分に取り付けておくことがことができる。

このように、本発明では、変圧器１の振動を利用して下側の取付部４の連結手段を外し、これによって電柱２と変圧器１の共振を抑えることができる。このため、下側の取付部４の連結手段１０，１１以外の部分の損傷を確実に防止することができ、装柱の安全性をより一層向上させることができる。特に、想定外の地震災害や風害等が発生した場合であっても、装柱の安全性確保をより確実なものにすることができる。

また、電柱２と変圧器１の共振を抑えることができるので、共振によって大きな振動が発生することを前提に装柱構造を設計する必要がなくなり、装柱構造を大きな振動に十分耐え得るように頑丈にする必要がなくなるので、装柱構造の製造コストを安くすることができる。変圧器１ならびに電柱２の数は膨大であり、製造コストの削減の効果は極めて大きい。

ここで、電柱２の共振周期は電柱２が設置される地盤の硬さや電線の配線状況等に応じて変化するものであり、設置した全ての電柱２について上述の共振が発生するとは限らない。また、電柱２の共振周期を測定することによって共振が発生する電柱２を検出することは可能ではあるが、設置される電柱２の数は極めて膨大であることを考慮すると、全ての電柱２について測定を行い共振が発生する電柱２を予め特定するのは実際上困難である。さらに、共振が発生する電柱２を予め特定したとしても、共振が発生する電柱２と発生しない電柱２とで装柱構造を変えること、即ち電柱２の共振周期によって変圧器１の共振周期を各々変えるようにすることは、装柱構造の種類の増加により製造コストと管理コストを上昇させることになるので好ましくない。つまり、電柱２と変圧器１の共振が発生するのは極一部の電柱２についてであるにもかかわらず、全ての装柱構造を共振の発生を前提に頑丈に製造することは、共振の発生しない多くの装柱構造については過剰品質となってしまう。本発明では、共振時の大きな振動に十分耐え得るように装柱構造を頑丈にするのではなく、共振を抑制して大きな振動を発生させないようにしているので、装柱構造を不必要に頑丈にする必要がなく、適切な品質を保証しつつ製造コストを安くすることができる。

次に、装柱の点検について説明する。図７に、各連結手段９〜１１の状態と損傷の関係を示す。図７（ａ）に示すように、全ての連結手段９〜１１が外れていない場合には、装柱構造に損傷は発生していないと判断される。

図７（ｂ）に示すように、第３の連結手段１１のみが外れている場合には、第１の連結手段９と第２の連結手段１０のボルト１４，２４とナット１５，２６にゆるみが発生しており、これらのボルト１４，２４とナット１５，２６を締めなおすと共に、第３の連結手段１１を交換する必要があると判断される。

図７（ｃ）に示すように、第３の連結手段１１に加えて第２の連結手段１０も外れている場合には、相当大きな外力荷重を受けて装柱構造に損傷が発生しており、全ての連結手段９〜１１の交換などの処理が必要であると判断される。

以上のように、本発明では、外れた連結手段の種類と数を目視で確認することにより装柱構造の損傷の度合いを容易に判断することができ、作業員が電柱２に登ること無しに目視点検を実施することができる。このため、点検作業を効率良く行うことができる。

さらに、本実施形態では、第２の連結手段１０と第３の連結手段１１のボルト２４，２５とナット２６，２７を装柱構造の連結手段１０，１１以外の部材や変圧器１とは異なる色に塗っているので、第２の連結手段１０と第３の連結手段１１を目立たせることができ、目視点検時の過誤防止を図ることができると共に、点検作業をさらに効率良く行うことができる。いま、例えば第３の連結手段１１のボルト２５とナット２７には黄色の着色を、第２の連結手段１０のボルト２４とナット２６には赤色の着色を行っているので、黄色のボルト２５とナット２７が落下している場合には第１の連結手段９と第２の連結手段１０のボルト１４，２４とナット１５，２６の締めなおしと第３の連結手段１１の交換を実施し、赤色のボルト２４とナット２６も落下している場合には全ての連結手段９〜１１の交換を実施するとの判断が容易に行える。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明では、各連結手段の外れやすさを変えるために、補強板１６を設けたりコ形座金２２，２３の厚さを変化させていたが、各連結手段９〜１１の外れやすさを変える手段としてはこれに限るものではない。例えば、コ形座金１３，２２，２３の材質や大きさ、形状等を変えるようにしても良く、補強板１６の厚さ、材質、大きさ等を変えるようにしても良い。特に、図１２および図１３のように、コ形座金の大きさや形状を３つのコ形座金１３，２２，２３で異なるようにすることにより、コ形座金１３，２２，２３の順に変形しにくく調整することが可能であり、本発明の効果を有効に発揮することができる。また、ボルト１４，２４，２５の太さや材質を変えることで、各連結手段９〜１１の外れやすさを変化させるようにしても良い。即ち、上述の説明では、コ形座金２２，２３を損傷させることで下側の取付部４の連結手段１０，１１を外すようにしていたが、ボルト２４，２５を損傷させることで下側の取付部４の連結手段１０，１１を外すようにしても良い。

また、上述の説明は、高さの異なる２箇所に取付部３，４を設けるようにしていたが、高さの異なる３箇所以上に取付部を設けるようにしても良い。

また、上述の説明では、第２の連結手段１０と第３の連結手段１１を異なる色に塗っていたが、第２の連結手段１０と第３の連結手段１１を同じ色に塗っても良い。

また、上述の説明では、下側の取付部４を２つの連結手段１０，１１によって構成していたが、３つ以上の連結手段によって下側の取付部４を構成しても良く、あるいは１つの連結手段によって下側の取付部４を構成しても良い。

下側の取付部４の外れによって電柱２と変圧器１の共振を抑えることができることを確認するための実験を行った。変圧器１として１００ｋＶＡ変圧器を使用して実験を行った。実験用の電柱２に対し、水平方向に正弦波（２Ｈｚ、０．３Ｇ）の入力を与えた。その結果を図８に示す。また、比較のために、下側の取付部４が外れなかった場合の実験データも示す（図９）。図８と図９の（ａ）は電柱２の振動変位を、同（ｂ）は１００ｋＶＡ変圧器１の振動変位を示している。なお、実験では、下側の取付部４が１つの連結手段から構成されている実験用装柱構造を使用した。

図９の比較例は、実験を開始してから約２４秒〜約３０秒の間、バンド６ごと１００ｋＶＡ変圧器１が沈下した例である。バンド６の沈下は、バンド６が実験用柱２の脚部のリブプレートに接触することで止まった。実験開始後、電柱２の変位の増加にともない１００ｋＶＡ変圧器１の変位も徐々に増加した。バンド６の沈下中には１００ｋＶＡ変圧器１の変位の増加は一旦収まる傾向を示したが、バンド６の沈下が停止した後は再び増加し始め、以降、実験用柱２への入力を終了するまで、共振状態が続いた。

これに対し、図８では、電柱２の変位の増加にともない１００ｋＶＡ変圧器１の変位も徐々に増加したが、実験開始から約３０秒経過した時点で下側の取付部４が外れて落下すると（下ボルト落下）、１００ｋＶＡ変圧器１の変位は減少した。

これらの結果、下側の取付部４が外れなければ電柱２と変圧器１は共振したままであるが、下側の取付部４が外れることによって電柱２と変圧器１の共振を抑えることができることを確認できた。

本発明を適用した柱上変圧器の装柱構造の実施形態の一例を示す正面図である。 図１の柱上変圧器の装柱構造の平面図である。 上側の取付部の第１の連結手段を拡大して示す断面図である。 下側の取付部の第２の連結手段を拡大して示す断面図である。 下側の取付部の第３の連結手段を拡大して示す断面図である。 第３の連結手段のコ形座金が永久変形する様子を説明するための図で、（ａ）は変圧器が振動する前の状態もしくはコ形座金の弾性変形の範囲で振動した後に中立位置に戻った状態の断面図、（ｂ）は変圧器の振動が過大となってコ形座金が永久変形した状態の断面図、（ｃ）はコ形座金が永久変形した後に中立位置に戻った状態の断面図である。 連結手段の落下状態と損傷の関係を説明するための図で、（ａ）はいずれの連結手段も落下していない状態の側面図、（ｂ）は第３の連結手段が落下した状態の側面図、（ｃ）は第３の連結手段に加えて第２の連結手段も落下した状態の側面図である。 下側の取付部が外れることによって電柱と変圧器の共振を抑えることができることを確認するために行った実験の結果を示し、（ａ）は電柱の振動変位を示すグラフ、（ｂ）は１００ｋＶＡ変圧器の振動変位を示すグラフである。 図８の実験の比較例を示し、（ａ）は電柱の振動変位を示すグラフ、（ｂ）は１００ｋＶＡ変圧器の振動変位を示すグラフである。 一般的な装柱方式を示し、（ａ）は変台装柱方式の正面図、（ｂ）はハンガー装柱方式の正面図、（ｃ）は直付装柱方式の正面図である。 地震応答スペクトルを示す図である。 コ形座金の変形例を示し、（ａ）は第１の連結手段のコ形座金の斜視図、（ｂ）は第２の連結手段のコ形座金の斜視図、（ｃ）は第３の連結手段のコ形座金の斜視図である。 コ形座金の他の変形例を示し、（ａ）は第１の連結手段のコ形座金の斜視図、（ｂ）は第２の連結手段のコ形座金の斜視図、（ｃ）は第３の連結手段のコ形座金の斜視図である。

符号の説明

１ 柱上変圧器
２ 電柱
３ 上側の取付部
４ 下側の取付部
１０，１１ 下側の取付部の連結手段

Claims (8)

1. 高さの異なる少なくとも２箇所の取付部によって変圧器を電柱に取り付け、前記変圧器と前記電柱との共振時に振動を利用して下側の取付部を外して前記変圧器の共振周期を変化させると共に、前記下側の取付部が外れても上側の取付部によって前記変圧器を支持することを特徴とする柱上変圧器の装柱方法。
2. 前記下側の取付部を外れやすさが異なる複数の連結手段より構成し、外れた連結手段の数によって振動による損傷の度合いを判断可能にすることを特徴とする請求項１記載の柱上変圧器の装柱方法。
3. 前記連結手段を少なくとも前記連絡手段の周囲の部材とは異なる色に塗り分けておくことを特徴とする請求項２記載の柱上変圧器の装柱方法。
4. 前記連結手段同士を互いに異なる色に塗り分けておくことを特徴とする請求項２又は３記載の柱上変圧器の装柱方法。
5. 高さの異なる少なくとも２箇所の取付部によって変圧器を電柱に取り付け、下側の取付部は前記変圧器と前記電柱との共振時の振動によって外れるものであり、上側の取付部は前記下側の取付部が外れても前記変圧器を支持できることを特徴とする柱上変圧器の装柱構造。
6. 前記下側の取付部は、外れやすさが異なる複数の連結手段を備え、外れた連結手段の数によって振動による損傷の度合いを判断可能であることを特徴とする請求項５記載の柱上変圧器の装柱構造。
7. 前記連結手段を少なくとも前記連結手段の周囲の部材と異なる色に塗り分けることを特徴とする請求項６記載の柱上変圧器の装柱構造。
8. 前記連結手段同士を互いに異なる色に塗り分けることを特徴とする請求項６又は７記載の柱上変圧器の装柱構造。
   

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